気象と天文（大気・海洋・太陽系・恒星） ── 問題
基礎
- 対流圏では高さ 100 m につき気温が約 0.65℃ 下がる。地上の気温が 13℃ のとき、高さ 3400 m での気温はおよそ何℃ですか。
- 雲や雨などの気象現象が起こり、高さとともに気温が下がる大気の層はどれですか。 （ア 対流圏 イ 成層圏 ウ 中間圏 エ 熱圏 undefined 電離層）
- 低気圧の中心付近の空気の動きと天気の組み合わせとして妥当なものはどれですか。 （ア 水平の流れだけ ── 霧 イ 下降気流 ── 晴れ ウ 上昇気流 ── くもりや雨 エ 下降気流 ── くもりや雨 undefined 上昇気流 ── 晴れ）
- 海王星の特徴として妥当なものはどれですか。 （ア 2006 年に惑星から準惑星に分類が変更された イ 太陽系最大の惑星で、大赤斑とよばれる巨大な渦がある ウ 太陽系で最も外側を公転する木星型惑星で、メタンを含む大気のため青く見える エ 地球型惑星のうち最も外側を公転し、極冠がある undefined 太陽に最も近く、大気がほとんどない）
標準
- 気温 17℃ の湿った空気が高さ 3000 m の山を越える。風上側では高さ 500 m で雲ができ始め、山頂で雲は消えた。空気の温度は雲のない間は 100 m につき 1℃、雲がある間は 100 m につき 0.5℃ 変化するものとすると、風下側のふもと（高さ 0 m）に降りたときの気温は何℃ですか。
- 春や秋に日本の天気が数日の周期で変わる理由として妥当なものはどれですか。 （ア 移動性高気圧と温帯低気圧が偏西風に流されて交互に通過するから イ 梅雨前線が南北に動くから ウ シベリア高気圧が強まったり弱まったりをくり返すから エ 貿易風の向きが数日ごとに変わるから undefined 台風が次々と接近するから）
- 日本の太平洋側を南から北上する暖流はどれですか。 （ア リマン海流 イ 黒潮（日本海流） ウ 対馬海流 エ 親潮（千島海流） undefined メキシコ湾流）
- 恒星のうち、表面温度が最も高いものの色はどれですか。 （ア 黄 イ 橙 ウ 青白 エ 赤 undefined 白）
- 地球型惑星と木星型惑星の比較に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 地球型惑星は木星型惑星より半径が大きく、平均密度も大きい岩石惑星である イ 環をもつ惑星は土星だけであり、木星・天王星・海王星には探査機の観測でも環が見つかっていない ウ 地球型惑星は岩石や金属が主で小さく密度が大きく、木星型惑星は水素やヘリウムが主で大きく密度が小さい エ 木星型惑星は主に岩石や金属からなるため、地球型惑星より平均密度が大きい undefined 木星型惑星は自転周期が地球型惑星より長く、1 回自転するのに地球の時間で数年かかる）
- 台風と温帯低気圧の違いに関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 台風は前線を伴わず水蒸気の凝結熱で発達するが、温帯低気圧は暖気と寒気の境目にでき前線を伴う イ 台風は上陸すると地面からの熱の供給を受けて、海上にいたときよりさらに発達する ウ 温帯低気圧は偏西風の影響を受けず、その場に停滞し続ける エ 台風の中心（目）では上昇気流が最も強く、激しい雨が降っている undefined 台風は温暖前線と寒冷前線を伴うのに対し、温帯低気圧は前線を伴わず等圧線が同心円になる）
- 気温 15℃ の空気 1 m³ に水蒸気が 6.4 g 含まれている。この空気の湿度はどれですか。飽和水蒸気量（g/m³）は 10℃ で 9.4、15℃ で 12.8、20℃ で 17.3、25℃ で 23.1、30℃ で 30.4 とします。 （ア 70％ イ 55％ ウ 40％ エ 50％ undefined 25％）
- 気温 25℃ の空気 1 m³ に水蒸気が 9.4 g 含まれている。この空気の露点はどれですか。飽和水蒸気量（g/m³）は 10℃ で 9.4、15℃ で 12.8、20℃ で 17.3、25℃ で 23.1、30℃ で 30.4 とします。 （ア 20℃ イ 10℃ ウ 5℃ エ 0℃ undefined 15℃）
- ある恒星の年周視差が 0.2 秒角であった。この恒星までの距離はどれですか。1 パーセク（pc）は年周視差が 1 秒角になる距離です。 （ア 0.2 pc イ 0.5 pc ウ 4 pc エ 5 pc undefined 50 pc）
- 海洋に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 深層循環は太陽による加熱で表層の海水が沈み込むことで起こり、一周に数か月しかかからない イ 表層の海流は主に風で起こり、北太平洋では黒潮などの海流が時計回りに循環している ウ 黒潮は千島列島に沿って南下する寒流で、栄養塩に富むため好漁場をつくる エ 海水の塩分は平均約 35％ で、最も多く含まれる塩類は塩化マグネシウムである undefined エルニーニョ現象は、ペルー沖の海面水温が平年より低くなる現象で、日本では猛暑になりやすい）
発展
- 恒星の明るさは等級で表され、5 等級小さくなるごとに明るさは 100 倍になる。1 等星は 6 等星の何倍の明るさですか。
- ケプラーの第 3 法則によると、惑星の公転周期の 2 乗は軌道長半径の 3 乗に比例する。地球の公転周期を 1 年、軌道長半径を 1 天文単位とするとき、軌道長半径が 25 天文単位の惑星の公転周期は何年ですか。
- 地球の温室効果に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 地表が出す赤外線を水蒸気や二酸化炭素が吸収し、一部を地表へ再放射して地表付近の温度を保っている イ オゾン層が紫外線を吸収することが温室効果の主な原因である ウ 太陽からの可視光線を大気中の二酸化炭素が吸収して大気を直接暖めることで地表の温度が保たれている エ 温室効果がなければ地球の平均気温は現在より高くなると見積もられている undefined 温室効果は人間活動によって初めて生じた現象であり、産業革命以前には存在しなかった）
- HR 図（ヘルツシュプルング・ラッセル図）と恒星の進化に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 太陽は将来、超新星爆発を起こしてブラックホールになると考えられている イ 恒星の大部分は HR 図の左上から右下への帯に並ぶ主系列星であり、太陽もその一つである ウ 赤色巨星は HR 図の左下に位置し、表面温度が高いにもかかわらず暗い星である エ 質量の大きい恒星ほど燃料が多いため、主系列星として輝く期間が長い undefined 白色矮星は HR 図の右上に位置し、表面温度が低いにもかかわらず明るい星である）
- 気温 20℃ で湿度 100％ の空気 1 m³ を 15℃ まで冷やしたとき、生じる水滴の質量はどれですか。飽和水蒸気量（g/m³）は 10℃ で 9.4、15℃ で 12.8、20℃ で 17.3、25℃ で 23.1、30℃ で 30.4 とします。 （ア 4.5 g イ 5.5 g ウ 12.8 g エ 2.25 g undefined 9 g）
- 惑星の運動と地球の季節に関する記述として妥当なものはどれですか。 （ア 地球に季節があるのは、公転によって太陽と地球の距離が大きく変化するためである イ 惑星は太陽を中心とする円軌道を一定の速さで公転している ウ 地球の自転軸は公転面に対して垂直であり、その傾きは季節とは関係がない エ 惑星は太陽を 1 つの焦点とする楕円軌道を描き、太陽に近い近日点付近では遠日点付近より速く動く undefined 惑星の公転周期は軌道長半径に比例するため、軌道長半径が 4 倍の惑星の公転周期は 4 倍になる）
気象と天文（大気・海洋・太陽系・恒星） ── 解答
基礎
- −9.1 3400 m は 100 m の 34 倍なので、下がる気温は 0.65 × 34 ＝ 22.1℃。13 − 22.1 ＝ −9.1℃。
- ア 対流圏 対流圏。大気は下から対流圏（気象現象・上ほど低温）・成層圏（オゾン層・上ほど高温）・中間圏（上ほど低温）・熱圏（オーロラ・上ほど高温）。組成は窒素 78％・酸素 21％・アルゴン 0.9％・二酸化炭素 0.04％。
- ウ 上昇気流 ── くもりや雨 上昇気流 ── くもりや雨。温暖前線は暖気がはい上がり乱層雲で長く弱い雨、寒冷前線は寒気がもぐり込み積乱雲で短く強い雨。高気圧は下降気流で晴れ、低気圧は上昇気流で雨。北半球では転向力で風が右にそれ、低気圧に反時計回りに吹き込み、高気圧から時計回りに吹き出す。
- ウ 太陽系で最も外側を公転する木星型惑星で、メタンを含む大気のため青く見える 海王星は「太陽系で最も外側を公転する木星型惑星で、メタンを含む大気のため青く見える」。海王星は木星型惑星（大きく密度が小さいガスの惑星。環をもつ）。太陽に近い順に 水星・金星・地球・火星（地球型）・木星・土星・天王星・海王星（木星型）。
標準
- 29.5 風上：雲ができるまで 500 m 上昇で −5℃ → 12℃。雲の中を 3000 − 500 m 上昇で −12.5℃ → 山頂 -0.5℃。風下：雲がないので 3000 m 下降で ＋30℃ → 29.5℃。もとより高温・乾燥になる（フェーン現象）。
- ア 移動性高気圧と温帯低気圧が偏西風に流されて交互に通過するから 移動性高気圧と温帯低気圧が偏西風に流されて交互に通過するから。冬は西高東低で北西の季節風（日本海側は雪・太平洋側は乾燥）、夏は南高北低で南東の季節風、梅雨はオホーツク海気団と小笠原気団の間の停滞前線、春・秋は移動性高気圧と温帯低気圧が交互に通る。台風は前線をもたない熱帯低気圧で、水蒸気の凝結熱がエネルギー源。
- イ 黒潮（日本海流） 黒潮（日本海流）。大気の大循環は低緯度のハドレー循環（地上は貿易風、緯度 30 度付近は下降気流で砂漠）、中緯度の偏西風、高緯度の極偏東風。日本近海は黒潮・対馬海流（暖流）と親潮・リマン海流（寒流）。エルニーニョはペルー沖の水温が高い、ラニーニャは低い。
- ウ 青白 青白。太陽は水素の核融合で輝き、表面（光球）は約 6,000 K、黒点は約 4,000 K で暗く見え、数は約 11 年周期で増減する。恒星の色は表面温度（青白が高温・赤が低温）、一生は質量で決まり、重い星ほど短命で超新星爆発を起こす。
- ウ 地球型惑星は岩石や金属が主で小さく密度が大きく、木星型惑星は水素やヘリウムが主で大きく密度が小さい 地球型（水星・金星・地球・火星）は小さくて密度が大きい岩石惑星、木星型（木星・土星・天王星・海王星）は大きくて密度が小さいガス惑星。木星型は 4 つとも環をもち、自転周期は短い（木星は約 10 時間）。
- ア 台風は前線を伴わず水蒸気の凝結熱で発達するが、温帯低気圧は暖気と寒気の境目にでき前線を伴う 台風は熱帯低気圧で前線をもたず、等圧線は同心円。エネルギー源は水蒸気の凝結熱なので上陸すると弱まる。温帯低気圧は前線を伴い、偏西風に流されて西から東へ進む。台風の目では下降気流で風雨が弱い。
- エ 50％ 湿度（％）＝ 空気 1 m³ 中の水蒸気量 ÷ その気温の飽和水蒸気量 × 100 ＝ 6.4 ÷ 12.8 × 100 ＝ 50％。同じ水蒸気量でも気温が上がると飽和水蒸気量が増えるので湿度は下がる。
- イ 10℃ 露点は、その空気を冷やしていって水蒸気が飽和する（湿度 100％ になる）温度。水蒸気量 9.4 g/m³ が飽和水蒸気量と等しくなるのは 10℃ なので露点は 10℃。現在の湿度は 9.4 ÷ 23.1 × 100 ≒ 40％ で、露点が高い空気ほど水蒸気を多く含む。
- エ 5 pc 距離（パーセク）＝ 1 ÷ 年周視差（秒角）。1 ÷ 0.2 ＝ 5 pc（約 16.3 光年）。年周視差は地球の公転による見かけの位置のずれで、遠い星ほど小さい。
- イ 表層の海流は主に風で起こり、北太平洋では黒潮などの海流が時計回りに循環している 表層の海流は風（貿易風・偏西風）が主な原因で、北半球では時計回りの環流をつくる。黒潮は日本の太平洋側を北上する暖流で、寒流で栄養塩に富むのは親潮。深層循環は高緯度で冷やされた重い海水が沈んで起こり、一周に千年以上かかる。塩分は約 3.5％（35‰）で主成分は塩化ナトリウム。エルニーニョは水温が高くなる現象で日本は冷夏・暖冬になりやすい。
発展
- 100 等級の差は 5。5 等級差ごとに 100 倍なので、100 の 1 乗 ＝ 100 倍。数字が小さいほど明るい（1 等級差で約 2.5 倍）。
- 125 T² ＝ a³ ＝ 25³ ＝ 15625。T ＝ √15625 ＝ 125 年。太陽から遠い惑星ほど公転周期は長い。
- ア 地表が出す赤外線を水蒸気や二酸化炭素が吸収し、一部を地表へ再放射して地表付近の温度を保っている 太陽放射（可視光線）は大気を通り抜けて地表を暖め、地表が出す赤外線を水蒸気・CO₂・メタンが吸収して一部を返す。温室効果自体は自然のしくみで、なければ平均気温は約 −18℃ になると見積もられている（実際は約 15℃）。人間活動は温室効果ガスを増やして効果を強めている。オゾン層の紫外線吸収は成層圏の加熱の原因で、温室効果とは別。
- イ 恒星の大部分は HR 図の左上から右下への帯に並ぶ主系列星であり、太陽もその一つである HR 図は横軸に表面温度（左が高温）、縦軸に絶対等級（上が明るい）。主系列星は左上から右下の帯、赤色巨星は右上（低温だが大きいので明るい）、白色矮星は左下（高温だが小さいので暗い）。質量の大きい星ほど明るく燃料を速く使うので寿命は短い。太陽程度の質量の星は白色矮星で終わる。
- ア 4.5 g 湿度 100％ なので、はじめの水蒸気量は 20℃ の飽和水蒸気量 17.3 g。15℃ では 12.8 g までしか水蒸気でいられないので、差の 17.3 − 12.8 ＝ 4.5 g が水滴（露・霧・雲）になる。露点より下に冷やされた分だけ凝結する。
- エ 惑星は太陽を 1 つの焦点とする楕円軌道を描き、太陽に近い近日点付近では遠日点付近より速く動く ケプラーの第 1 法則（楕円軌道・太陽は焦点）、第 2 法則（面積速度一定 → 近日点で速い）、第 3 法則（公転周期の 2 乗は軌道長半径の 3 乗に比例 → 4 倍なら周期は 8 倍）。季節は自転軸が公転面の垂線から約 23.4° 傾いているために生じ、太陽との距離の変化（約 3％）は主因ではない。
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/koumuin/shizen/zn-10/test/ ／ 問題は毎回の表示で数が変わります。印刷したものはその一例です。
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